Le proteine terapeutiche Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche

Le proteine Più di 40.000 e moltissime funzioni OPPORTUNITA’ TERAPEUTICA

Cosa sono le proteine terapeutiche Proteine che sono state estratte da cellule umane o ingegnerizzate in laboratorio per essere utilizzate come farmaci Rimpiazzare la mancanza patologica di una proteina (enzimi, fattori del sangue) Rafforzare il sistema immunitario, contro cellule tumorali o infezioni (anticorpi monoclonali) Più di 250 in commercio, più di 400 in trial clinico

Quali sono vantaggi/svantaggi? Attività mirata e altamente specifica Limitati effetti collaterali Generalmente ben tollerate Possono sopperire ad un difetto genetico Veloce sviluppo clinico e approvazione FDA Vantaggio finanziario: brevettabilità Metodologie di produzione Contaminanti nella purificazione VIE DI SOMMINISTRAZIONE E FARMACOCINETICA

Sviluppo delle proteine terapeutiche Proteine di I generazione identiche alle proteine endogene umane Proteine di II generazione modificate al fine di: Migliorarne le caratteristiche farmacocinetica (diminuire la biodegradabilità, aumentare la penetrazione cellulare, ecc) Generare prodotti inattivi con funzioni diverse da quelle originarie Generare dei prodotti più stabili facilitandone la conservazione Biosimilari

Produzione di proteine terapeutiche Proteine poco complesse BATTERI Ancora il più usato Ottimizzazione Problemi: recovery delle proteine  secretory signal peptide – mutazione del punto isoelettrico Poche modificazioni post-traduzionali PIANTE Utilizzo in lenta crescita Codice regolatorio per espressione No modificazioni post-traduzionali . Grandi volumi possibili Proteine complesse CELLULE ANIMALI Alti livelli di espressione e modificazioni Costi elevatissimi per set-up e tempi lunghi per FDA approval ANIMALI TRANSGENICI Alti livelli di produzione Espressione di proteine anche molto complesse Costi bassi Riproducibilità della produzione Limite: approvazione regolatoria

Classificazione funzionale delle proteine terapeutiche Gruppo I Proteine con attività enzimatica o regolatoria Gruppo II Proteine con attività di targeting specifico Gruppo III Vaccini proteici Gruppo IV Proteine diagnostiche

Proteine con attività enzimatica o regolatoria Gruppo I Proteine con attività enzimatica o regolatoria

Classiche proteine terapeutiche Rimpiazzare una proteina carente o non funzionale 1 Classiche proteine terapeutiche Utilizzate nel trattamento di malattie metaboliche o malattie genetiche che portano a carenza di una proteina

CLASSICO ESEMPIO: insulina nel trattamento del diabete Diabete: malattia caratterizzata da un alto e anormale tasso di zuccheri nel sangue, causato dalla carenza di insulina o resistenza alla sua azione Insulina: prima proteina terapeutica ricombinante ad entrare in commercio, nel 1982

Fattori di Coagulazione: altre proteine terapeutiche molto diffuse Emofilia: malattia genetica ereditaria che causa problemi nell’aggregazione piastrinica e nei processi di coagulazione Fattori di coagulazione: I fattori VIII e IX della coagulazione possono essere ripristinati negli emofilici

Nuovi trattamenti per malattie genetiche ereditarie Malattie come Gaucher, Fibrosi cistica, mucopolisaccaridosi, malattia di Fabry e altre malattie metaboliche genetiche Trattamento con enzimi e proteine che vanno a sopperire la carenza (es. enzimi pancreatici nella fibrosi cistica, beta-glucocerebrosidasi nella malattia di Gaucher)

Prima del DNA ricombinante Dopo il DNA ricombinante Vantaggi delle tecniche del DNA ricombinante nella produzione di proteine terapeutiche di classe I Prima del DNA ricombinante Dopo il DNA ricombinante Insulina Dal 1922, purificata da pancreas bovini e porcini, e somministrata come iniezione in pazienti con diabete Dal 1982, prima proteina ricombinante commecializzata. Produzione efficiente e poco costosa. Problemi: - disponibilità di pancreas - costo della purificazione - reazioni immunologiche Beta- glucocere- brosidasi Problemi: - disponibilità di placenta (50.000 placente/anno/paziente) Vantaggi connessi a minor costi, maggiore produzione, eliminazione rischio di malattie trasmissibili associate con la purificazione Possibili modificazioni (es, sostituz di un aa, che migliora le performance) Inizialmente purificata dalla placenta umana

2 Rafforzare un pathway già esistente Utilizzate per stimolare, aumentare, migliorare o allungare nel tempo un particolare meccanismo, anche se il meccanismo d’azione dettagliato non è noto

tPA (tissue plasminogen activator) ricombinante: L’infarto del miocardio: - Più comune causa di morte negli USA - dovuto ad occlusione di arterie coronarie causata dalla formazione di un trombo di una placca aterosclerotica. - Studi clinici hanno dimostrato che la lisi dei trombi con attivatori del plasminogeno diminuisce la mortalita’. Il tPA va ad ad agire nel processo di coagulazione

Il tPA agisce aumentando il processo fibrinolitico tPA prodotto dalle cellule endoteliali taglio enzimatico all’Arg560 Nel corso della fibrinolisi la FIBRINA depositata nel coagulo lega il t-PA e lo attiva; Plasmina (enzima fibrinolitico) Plasminogeno (proenzima)

FSH (follicle-stimulating hormone): stimolo per oociti Proteine terapeutiche di questo gruppo possono essere impiegate nella IVF IVF (in vitro fertilization): fertilizzazione della cellula uovo con lo spermatozoo in vitro. FSH (follicle-stimulating hormone): stimolo per oociti HCG (human chorionic gonadotropin): per promuovere la rottura del follicolo Fsh normalmente prodotto dall’ipofisi anteriore prima dell’ovulazione. Questi alti livelli di fsh possono essere incrementati con somministrazione di fsh esterno per la maturazione di un alto numero di ovuli da utilizzare nella tecnica di fertilizzazione. HCG usata per promuovere la rottura del follicolo, processo che deve accadere prima che gli oociti siano trasportati nelle tube di fallopio

Eritropoietina ricombinante Anemia e sindrome mieloplastica: presenti spesso nel caso di trattamenti chemoterapici che colpiscono le cellule del midollo osseo Eritropoietina: ormone secreto dai reni che stimola la produzione di eritrociti da parte del midollo osseo

3 Fornire una nuova funzione o attività Proteine non umane presenti in natura sono utilizzate come trattamenti terapeutici per le patologie umane  uso razionale

Esempi dell’uso terapeutico di proteine esogene Papaina: proteina estratta dalla papaya usata per accelerare la riparazione delle ferite e la guarigione delle ustioni Irudina: proteina prodotte dalle ghiandole salivari delle sanguisughe (Hirudo medicinalis), ed è un potente inibitore della trombina (funzione anticoagulante) Irudina: gene clonato e usato con tecniche di dna ricombinante per produrre LEPIRUDINA, per il trattamento di pazienti trombocitopenici La Trombocitopenia Indotta da Eparina o (piastrinopenia indotta da eparina, HIT, HITs, sindrome HIT, PIE, TIE, sindrome del trombo bianco) è una complicanza protrombotica, autoimmune e potenzialmente grave del trattamento con eparina. Storicamente si possono distinguere due forme: la HIT il tipo 1 consiste in una caduta della conta piastrinica non immuno-mediata, transiente e asintomatica. La HIT di tipo 2, invece, è caratterizzata da un’attivazione immunologica che determina e sostiene la piastrinopenia, associata alla attivazione piastrinica. Attualmente il termine HIT è riservato preferibilmente alla condizione di tipo 2.

PROTEINE TERAPEUTICHE DI SECONDA GENERAZIONE

PROTEINE TERAPEUTICHE DI II GENERAZIONE TISSUE PLASMINOGEN ACTIVATOR: t-PA

L’INFARTO ACUTO AL MIOCARDIO E ’LA CAUSA PIU’ COMUNE DI MORTE NEGLI STATI UNITI L’INFARTO E’ DOVUTO AD OCCLUSIONE DI ARTERIE CORONARIE CAUSATA DALLA FORMAZIONE DI UN TROMBO DI UNA PLACCA ATEROSCLEROTICA. STUDI CLINICI HANNO DIMOSTRATO CHE LA LISI DEI TROMBI CON ATTIVATORI DEL PLASMINOGENO DIMINUISCE LA MORTALITA’. FARMACI USATI PER AMI: STREPTOCHINASI ANISTREPLASI UROCHINASI T-PA placca lume

FARMACI TROMBOLITICI La terapia con farmaci trombolitici tende a dissolvere i trombi e i depositi di fibrina nei siti dove è avvenuto un danno vascolare. Ovviamente tutti questi farmaci sono altamente tossici perché provocano emorragie.

La deposizione di fibrina e piastrine a livello vascolare causa malattie tromboemboliche LA COAGULAZIONE

Il t-PA viene prodotto dalle cellule endoteliali e attiva il plasminogeno con taglio enziamatico Plasminogeno legato alla fibrina Plasmina legato alla fibrina Degradazione fibrina trombo Cellule endoteliali

STRUTTURA t-PA SERIN PROTEASI aa 527 (64kD) 17 PONTI DISOLFURO 4 N-GLICOSILAZIONI 2 FORME (CON/SENZA GLICOSILAZIONE ASP184)

Nel corso della fibrinolisi la FIBRINA depositata nel coagulo lega il t-PA e lo attiva FINGER KRINGLE SERINPROTEASE TAGLIO Viene scisso legame Arg275-Ile276 catena pesante N-terminale responsabile del legame alla fibrina DOMINIO FINGER DOMINIO EGF-LIKE DUE KRINGLE catena leggera C-terminale responabile dell’attività catalitica DOMINIO SERIN PROTEASI His-Asp-Ser che taglia il plasminogeno

LIMITI DEL TRATTAMENTO INCAPACITA’ DI LISARE UNA SIGNIFICATIVA PROPORZIONE DI TROMBI CORONARICI COMPLICANZE EMORRAGICHE NONOSTANTE L’IMPIEGO DEGLI AGENTI TROMBOLITICI ATTUALMENTE DISPONIBILI IL 45% DEI PAZIENTI NON PRESENTA DOPO 90’ UN RIPRISTINO COMPLETO DEL FLUSSO CORONARICO A CAUSA: COMPLESSITA’ STRUTTURALE DELLA PLACCA ATEROSCLEROTICA SU CUI SI FORMA IL TROMBO CORONARICO OCCLUDENTE REGIME TERAPEUTICO

Nome Alteplase Reteplase Tenecteplase Commerciale Activase Ratavase TNKase Casa Produttrice Genentech Boehringer Mannheim Uso terapeutico Infarto acuto del miocardio (AMI) Infarto acuto del miocardio (AMI) con aumento della funzione ventricolare in seguito all’evento Riduzione della mortalità associata all’infarto del miocardio acuto(AMI)

IDENTICO ALL’ENDOGENO t-PA UMANO EMIVITA < 5MIN PRODOTTO A UNA O DUE CATENE IN CHO ALTEPLASE SOMMINISTRAZIONE I.V. DOSE RACCOMANDATA: 0.9 mg/kg PER INFUSIONE DI 60’, IL 10% DI FARMACO DEVE ESSERE INIETTATO IN BOLO IN 1’ LA CLEARANCE EPATICA E’ RECETTORE MEDIATA: LE CELLULE DEL KUPPFER E ENDOTELIALI ATTRAVERSO IL RECETTORE DEL MANNOSIO, GLI EPATOCITI CON UN RECETTORE CARBOIDRATO INDIPENDENTE

RETEPLASE MUTANTE DI DELEZIONE (MANCA KRINGLE 1 , FINGER E EGFLIKE DOMAINS) NON GLICOSILATO AUMENTA L’EMIVITA (15 MIN) DIMINUISCE IL LEGAME CON LA FIBRINA SOMMINISTRATO IN DUE BOLI SEPARATI DA 30’ PRODOTTO IN E.COLI

TENECTEPLASE SOSTITUZIONI AMINOACIDICHE IN DUE PUNTI DEL KRINGLE 1 AUMENTANO LA SPECIFICITA’ CON LA FIBRINA E DIMINUISCONO LA CLEARANCE PLASMATICA PROLUNGANDO L’EMIVITA (17 min) QUATTRO SOSTITUZIONI AMINOACIDICHE NEL SITO CATALITICO AUMENTANO RESISTENZA AL PAI-1 E AUMENTANO LA SPECIFICITA’ CON LA FIBRINA GLY PER ASN 117 ASN PER THR A 103 ALA-ALA-ALA-ALA PER LYS-HIS-ARG-ARG A 296-299

LANOTEPLASE MUTANTE DI DELEZIONE DEL t-PA NATIVO (MANCA DEL FINGER E EGF LIKE DOMAIN)+MUTAZIONE PUNTIFORME DA ASN117 A GLN QUESTA MODIFICAZIONE EVITA LA CLEARANCE DA PARTE DEI REC PER IL MANNOSIO EPATICI PROLUNGANDO L’EMIVITA A 10’ PRODOTTO IN CHO

la conversione di HisB10 in Glu aumenta l’attività di 5 volte l’inserzione di un aa carico promuove la repulsione fra monomeri (fast acting insulin aspart) la conversione di HisB10 in Glu aumenta l’attività di 5 volte Residui aa che interagiscono con il recettore e importanti per la dimerizzazione: A1,A4,A5,A19,A21 B12,B16,B23,B24,B25,B26 Residui aa che interagiscono con il recettore e importanti per la dimerizzazione: A1,A4,A5,A19,A21 B12,B16,B23,B24,B25,B26 l’inserzione di un aa carico promuove la repulsione fra monomeri (fast acting insulin aspart) la conversione di HisB10 in Glu aumenta l’attività di 5 volte

INSULINA GLARGINA L’aumento del punto isoelettrico dell’insulina da 5.4 verso la neutralità (due arginine vengono aggiunte all’N-term. di B), causando la precipitazione nel sito d’iniezione, provoca un ritardo nell’assorbimento ed un prolungamento dell’effetto INSULINA DETEMIR L’acilazione covalente della LysB29 promuove il legame reversibile dell’insulina all’albumina ritardandone la distribuzione e il trasporto transendoteliale

Proteine Terapeutiche di II generazione TNFa (Fattore di Necrosi Tumorale) una citochina che gioca un ruolo chiave nel danno infiammatorio in malattie autoimmuni o nella malattia di Crohn La prima di queste, l’ Etanercept (Enbrel), è una proteina di fusione dal peso molecolare di 150 kDa tra la forma solubile del recettore per il TNFalfa umano e la porzione Fc delle immunoglobuline umane IgG. Farmaci con funzione analoghe sono l’Infliximab (Remicade), un anticorpo monoclonale “chimerico” cioè in parte umano (frammento Fc umano) e in parte di derivazione murina (domini della catena variabile VK e VH) Adalimumab (HUMIRA) sviluppato molto recentemente che consta di un anticorpo interamente umanizzato.

AGGIUNTA DI POLIETILENGLICOLE (PEG) PER AUMENTARE LE DIMENSIONI DELLA PROTEINA E RIDURNE IL METABOLISMO E CLEARENCE RENALE

Analoghi del GH : Pegvisomant Analogo ricombinante di hGH - lys 120 sostituita con una gly previene la dimerizzazione funzionale del recettore qualsiasi aminoacido tranne lys o ala in questa posizione: Promotore della crescita Þ antagonista GH - Pegilazione – coniugazione via i gruppi aminici a 4 - 6 catene di polietilen-glicole Aumento di T1/2 (SC) a circa 6 giorni Picco plasmatico 33 - 77 ore Ridotta immunogenicità la pegilazione maschera i determinanti antigenici Ridotta affinità di legame altri otto aminoacidi sostituiti

Proteine con attività di targeting specifico Gruppo II Proteine con attività di targeting specifico

1 Interferire con una specifica molecola o meccanismo Sfruttano la fine specificità di binding degli ANTICORPI MONOCLONALI; usate nel trattamento di patologie infiammatorie o tumori

Struttura degli anticorpi Parte di riconoscimento dell’antigene; nelle IMMUNOADESINE esso è sostituito con siti di binding a recettori di membrana Fc: fragment crystallizzable Riconosciuto dalle cellule del sistema immunitario  identifica le cellule che devono essere distrutte o eliminate Macrofagi o cellule del complemento distruggono

Tipi di anticorpi Murino Chimerico Umanizzato Umano Alta immunogenicità; Interazioni deboli con le proteine del complemento  poco efficiente; Bassa emivita. Dominio variabile murino e dominio costante umano; Riduce immunogenicità e aumenta emivita Con regione ipervariabile murina e restante umana (95%). A volte però meno efficaci Completamente umani, prodotto attraverso phage display o topi transgenici

Nomenclatura degli anticorpi (-mab) Target site of antibody Source of antibody o(s) bone u human vi(r) viral o mouse ba(c) bacterial a rat li(m) immune e hamster le(s) infectious lesions i primate ci(r) cardiovascular xi chimeric mu(l) musculoskeletal zu humanized ki(n) interleukin as target axo rat/murine hybrid co(l) colonic tumour me(l) melanoma ma(r) mammary tumour go(t) testicular tumour go(v) ovarian tumour pr(o) prostrate tumour tu(m) misc tumour neu(r) nervous system tox(a) toxin as target fu(ng) fungal Es. ada-lim-u-mab Anticorpo contro TNFalfa tras-tu-zu-mab

Nelson et al., Nature Review Drug Discovery , 2010

Proteine di classe II che hanno TNFalfa come bersaglio – terapia immunogenica TNF-a: citochina implicata nei processi infiammatori sistemici; stimola le reazioni di fase acuta. La sua deregolazione è implicata in diverse patologie, inclusi alcuni tumori Immunoadesine Anticorpi monoclonali ETANERCEPT: Proteina di fusione tra TNFalpha receptor e regione Fc dell’IgG Lega l’eccesso di TNFa nel plasma, marcandolo per essere eliminato dal sistema immunitario. Terapia per artrite e psoriasi INFLIXIMAB - ADALIMUMAB: Anticorpi monoclonali contro TNFa Terapia per artrite reumatoide, Morbo di Crohn.

Proteine terapeutiche di classe II nella terapia oncologica Due meccanismi Aumento dell’immunogenicità Attivazione di pathways intracellulari RITUXIMAB: Lega la proteina transmembrana CD20 espressa sulle B-cells Il legame stimola la risposta immunitaria. Più del 90% delle B-cell dei linfomi non-Hodgkin’s esprime in maniera specifica CD20 terapia specifica. CETUXIMAB: Lega EGF receptor e stimola la risposta immuno-mediata. EGFR è espresso sulle cellule di alcuni tipi di tumori, come il carcinoma del colon-retto e tumore del collo TRASTUZUMAB: Lega il recettore HER2 sulle cellule tumorali della mammella. Sebbene contenga la Fc region che stimola la risposta immunitaria, la sua azione sembra indurre pathways di segnalazione intracellulare che portano al blocco della cdrescita e all’inibizione dell’angiogenesi RITUXIMAB MODIFICATO: Modificazioni nella Fc  stimolo dell’apoptosi Il rituximab si lega a CD20, che si trova sulla superficie di uno dei tipi principali di globuli bianchi normali (linfociti B). Questa proteina si trova anche sulla superficie della maggior parte dei linfociti B che causano alcune forme di linfoma non Hodgkin. Il rituximab agisce attaccando sia i linfociti B maligni sia quelli normali; tuttavia, l’organismo è in grado di sostituire rapidamente eventuali globuli bianchi normali danneggiati, riducendo in tal modo sensibilmente il rischio di effetti collaterali. Quando l’anticorpo monoclonale riconosce la proteina, LA LEGA e in questo modo stimola il sistema immunitario dell’organismo ad aggredire le cellule neoplastiche e può anche indurre le cellule a distruggere se stesse.

Proteine terapeutiche di classe II nella terapia di altre condizioni patologiche Nei trapianti d’organo: per ridurre i fenomeni di rigetto. Es. BASILIXIMAB, DACLIZUMAB: inibiscono l’attivazione dei linfociti IL-2 mediata poiché legano IL2 receptor Nelle infezioni da HIV: Es. ENFUVRITIDE: immunoadesina costituita da un peptide di 36 aa che inibisce l’entrata di HIV nella cellula ospite + riconoscimento per gp120 (proteina dell’envelope di HIV) Nel trattamento di asma irresponsiva a normali trattamenti: Es. OMALIZUMAB: lega il recettore si mastociti e basofili nei polmoni, riducendo il rilascio di mediatori infiammatori

Area in grande sviluppo Delivery di altri composti o proteine al sito target 2 Sfruttano la fine specificità di binding degli ANTICORPI MONOCLONALI per fare delivery di altri composto, sostanze, medicinali. Area in grande sviluppo

Tipologie di anticorpi di delivery Cellula tumorale

Coniugati anticorpo-farmaci chemioterapici Agenti citotossici e chemioterapici Chemiotereapia tradizionale Associazione con mABs Non sono tumore-specifici, e si basano solo sul concetto che le cellule a più alta proliferazione (quelle tumorali, ma non solo) sono più sensibili alla citotossicità. EFFETTI COLLATERALI  dati a dosi sub-optimali L’associazione con anticorpi che targettizzano le cellule tumorali  il farmaco è internalizzato solo nelle cellule tumorali attraverso internalizzazione recettore-mediata. Unico approvato: GEMTUZUMAB: lega le proteine CD33 espresse sulle cellule tumorali e rilascia OZOGAMICINA, un composto citotossico

Coniugati proteina-tossine e radioimmunoconiugati Tossine coniugate a proteine Radioimmunoconiugati Le tossine sono generalmente enzimi che esercitano la loro funzione citotossica all’interno della cellula; in molti casi anche una sola molecola trasportata nel giusto compartimento cellulare è un grado di uccidere la cellula. Possono essere coniugati ad anticorpi o ad altre proteine Es. DENILEUKIN DIFTITOX (unico approvato FDA): frammenti di tossina difterica fusi con Interleuchina-2, per trattamento del linfoma cutaneo refrattario Le tossine sono generalmente enzimi che esercitano la loro funzione citotossica all’interno della cellula; in molti casi anche una sola molecola trasportata nel giusto compartimento cellulare è un grado di uccidere la cellula. Possono essere coniugati ad anticorpi o ad altre proteine Es. DENILEUKIN DIFTITOX (unico approvato FDA): frammenti di tossina difterica fusi con Interleuchina-2, per trattamento del linfoma cutaneo refrattario La tossina difterica è l'unico fattore di virulenza di Corynebacterium diphtheriae. Si localizza a livello della faringe e nelle primissime vie respiratorie e il batterio non presenta alcuna tendenza alla diffusione, anche se la reazione distruttiva delle cellule della mucosa può essere molto intensa e ostacolare seriamente la respirazione. La tossina è codificata dal gene tox di un fago temperato, integrato nel cromosoma batterico che viene trascritto in condizioni di stress a carenza di ferro.

Gruppo III Vaccini

Area in grande sviluppo, per ora molto limitata Protezione contro agenti esterni patogeni 1 Sfruttano le caratteristiche immunogeniche delle proteine per l’applicazione come profilassi nella protezione di agenti esterni. Area in grande sviluppo, per ora molto limitata

Esempi di vaccini proteici Vaccino per Epatite B: creato producendo con ta tecnica del DNA ricombinante gli antigeni di superficie del virus, delle proteine non infettive che scatenano la reazione immunitaria. Vaccino per HPV (human papilloma virus): recentemente approvato, sfrutta proteine del capside per dare protezione al virus, e anche contro il tumore alla cervice ad esso correlato

2 Trattamento di disordini autoimmuni Protezione contro un sistema immunitario iper-reattivo che riconosce come agenti estranei proteine endogene

Vaccini contro tumori 3 Ancora no approvati da parte dell’FDA, ma alcuni in sperimentazione clinica. Risente molto delle nuove scoperte della medicina di base, che fornisce target per la vaccinazione

Vaccino contro linfoma non-Hodgkin’s Nei linfomi non-Hodgkin’s si ha una proliferazione maligna delle cellule B, che mostrano tutte un unico anticorpo specifico sulla loro superficie. La regione idiopatica può quindi essere individuata e clonata, ed espressa in piante di tabacco con la tecnica del DNA ricombinante, per ottenere un antigene tumore-specifico utilizzabile per la vaccinazione del paziente. 6-8 settimane per ottenere il vaccino dalla biopsia.

Problematiche connesse allo sviluppo di proteine terapeutiche

Ordini di grandezza più grandi rispetto a farmaci tradizionali Perché le proteine sono particolari rispetto a composti di natura chimica? Ordini di grandezza più grandi rispetto a farmaci tradizionali Strutture secondarie e terziarie  suscettibili a degradazione fisica e chimica Immunogeniche

Problemi di solubilità e stabilità Grosse molecole con proprietà idrofiliche e idrofobiche Suscettibili a proteasi e a meccanismi di clearance AGGIUNTA DI POLIMERI: Es. PEG (Polyethylene glycol) low molecular weight solubile in acqua polimero non ionico coniugato in multiple copie Prolunga la circolazione di proteine terapeutiche o ne altera le proprietà (es. delivery ai tumori) Io

Problemi di immunogenicità Tutte le proteine esogene (umane e non umane) sono riconosciute dal sistema immunitario come “straniere” e scatenano la risposta immunitaria Questa risposta immunitaria può alterare le proprietà della proteina terapeutica o essere dannosa per il paziente Enzimi e proteine del Gruppo I: possono scatenare reazioni immunitarie Anticorpi: soprattutto quelli murini, ma anche quelli umani

Problemi per trovare la via di somministrazione adatta VIA PARENTERALE: Rappresenta la via d’elezione VIA ORALE: Ad oggi praticamente non utilizzabile, ma desiderabile VIA NASALE, POLMONARE, TRANSDERMICA: Vie alternative non invasive percorribili

Limiti della via orale ELEVATA DEGRADAZIONE Endopeptidasi presenti a livello intestinale (pepsina, tripsina, chimotripsina, elastasi) Esopeptidasi (carbossipeptidasi A e B) SCARSO ASSORBIMENTO Molecole di grande dimensioni Assenza di meccanismi di trasporto attivo Struttura ciclica e proprietà lipofiliche

Via Parenterale Per aumentare l’emivita La scelta della via endovenosa,intramuscolare, sottocutanea e intraperitoneale dipende dall’emivita della proteina stessa e dalla concentrazione ematica necessaria per ottenere l’effetto farmacologico Es: l’emivita del TPA è di pochi minuti, mentre quella di un anticorpo monoclonale è di alcuni giorni si possono operare modificazioni nella proteina (mutagenesi) Per aumentare l’emivita si può passare dalla somministrazione per via i.v. a quella i.m. o s.c. tenendo conto che Dopo iniezione s.c. il farmaco può entrare nei capillari linfatici e non utilizzare il torrente circolatorio dando una differente biodisponibilità

Vie alternative Per la via nasale solo 3 proteine terapeutiche somministrate Per la via polmonare, aerosol di insulina

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